"Двухслойные графеновые плёнки" ... и "китайская броня"...???

     Китайские разработчики создали модернизированную версию ударного вертолета Z-10..., усовершенствованная машина получила дополнительную броню на основе графена. 
     На вертолете новое бронирование используется в зоне кабины пилотов и топливного бака, обеспечивая дополнительную баллистическую защиту.

Z-10... Peng Chen / Flickr

https://nplus1.ru/news/2018/10...

Графен, помимо прочего, представляет собой материал с высокой механической жесткостью, достигающей одного терапаскаля, и относительно небольшой массой, составляющей всего 0,77 грамма на один квадратный метр. Благодаря этим свойствам китайские разработчики и выбрали графен в качестве основного материала для новой вертолетной брони.

Yang Gao et al. / Nature Nanotechnology, 2017

Дело в том, что ударные вертолеты Z-10 оснащены турбовальными двигателями WZ-9 китайской разработки. Каждый вертолет имеет по два двигателя мощностью 1350 лошадиных сил, причем из-за особенности конструкции машин запаса мощности установок практически нет. По этой причине установка дополнительного бронирования из традиционных материалов из-за их большой массы была невозможна.

Подробности о конструкции новой брони не раскрываются. 

Издание только уточняет, что ее разработка стала возможна после того, как Пекинский институт авиационных материалов разработал новый материал на основе графена, который можно использовать при производстве бронирования для военной техники или бронежилетов.

Длина двухместного ударного вертолета Z-10 составляет 14,2 метра, высота — 3,9 метра, а диаметр несущего винта — 12 метров. При максимальной взлетной массе семь тонн вертолет может нести полезную нагрузку общей массой около тонны. Машина может развивать скорость до 270 километров в час. Z-10 оснащен авиационной пушкой калибра 23 миллиметра и четырьмя точками подвески для ракет и бомб.

В декабре прошлого года исследователи из Городского университета Нью-Йорка экспериментально показали, что двуслойный графен при сильном сжатии обратимо образует пленку со сравнимой с алмазом поперечной жесткостью, а также устойчивую к прокалыванию алмазом. При этом увеличение количества слоев графена к такому эффекту не приводит.

Двуслойный графен сдавили в пленку со свойствами алмаза...

Двуслойный графен при сильном сжатии обратимо образует пленку со сравнимой с алмазом поперечной жесткостью, а также устойчивую к прокалыванию алмазом. Такое превращение можно провести при комнатной температуре, но если слоев будет больше, то оно не произойдет, сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology.

Углерод существует в виде разных модификаций, которые имеют одинаковый состав, но совершенно разные свойства. В последние несколько лет ученые изучают не только известные формы, такие как графен, но и процессы перехода углерода между разными аллотропными модификациями. Существуют некоторые работы, в которых с помощью моделирования описывается переход графена толщиной в несколько слоев в алмазоподобную структуру, но экспериментально превращение в структуру с характерными для алмаза механическими свойствами так и не было достигнуто.

Исследователи под руководством Анжело Бонджорно (Angelo Bongiorno) из Городского университета Нью-Йорка экспериментально получили из графена пленку с похожими на алмаз структурой и свойствами. Они создали на подложке из карбида кремния эпитаксиальные пленки из графена с разной толщиной: один, два, пять и десять слоев графена. Ученые решили проверить поперечную жесткость разных образцов с помощью наноиндентирования: они внедряли в образцы индентор со сферическим наконечником с радиусом 120 нанометров и измеряли глубину проникновения индентора и прикладываемую нагрузку.

Измерения жесткости графена с разным количеством слоев, сравниваемые с жесткостью подложки из карбида кремния... Yang Gao et al. / Nature Nanotechnology, 2017

В случае с однослойным графеном модуль Юнга в перпендикулярном плоскости направлении был таким же, как и у материала подложки (карбида кремния), а в случае нескольких слоев близким к модулю Юнга графита. Однако в случае с двухслойными образцами жесткость была заметно выше, чем у подложки. Кроме того, такой образец выдержал внедрение индентора с алмазным наконечником с нагрузкой 30 микроньютонов, тогда как остальные образцы легко прокалывались в таких условиях.

Снимки образцов двуслойного графена, подложки из карбида кремния и пятислойного графена, полученные с помощью атомно-силового микроскопа..  Yang Gao et al. / Nature Nanotechnology, 2017

Моделирование с помощью теории функционала плотности показало, что во время фазового перехода из графена в алмазоподобную структуру происходит переход углерода из sp2 в sp3 гибридизацию. Также с помощью моделирования исследователи выяснили, что, в отличие от двуслойного графена, 3- и 4-слойный переходит в алмазоподобную структуру только в случае ромбоэдрической или гексагональной упаковки слоев, тогда как обычно слои в многослойном графене упакованы укладкой Берналя. Именно это удерживает графен с более, чем двумя слоями, от образования алмазоподобной структуры.

Также исследователи подтвердили фазовый переход с помощью измерения электропроводности. Выяснилось, что в двуслойном графене при достаточной для фазового перехода нагрузке происходит падение электропроводности, которое также указывает на изменение структуры.

Недавно ученые выяснили, что алмаз можно превратить в графит не только с помощью нагревания при высоком давлении, но и путем облучения мягким рентгеновским облучением. Оказалось, что при этом переход происходит по механизму, не связанному с нагреванием, и занимает на порядок меньше времени.